无需蘑菇云也能制造核弹 [科技谈]
纯计算机模拟取代核试验
超级计算机发展引发“算法竞赛”
核大国更易研发更强核弹头
在核武器研发过程中，最关键的瞬间无疑就是核试验。这是因为，只有通过核试验，才能确认仅依靠核裂变理论制造出的核炸弹，是否会按照原本设想的方式实际运作。迄今为止，全球核强国已经进行了超过2100次核试验。甚至为了躲避国际社会的监视，朝鲜还设法采用了“地下核试验”这一新手段。
然而，核试验和核武器竞赛如今正迎来新的局面。历史上首次，核大国开始仅凭纯粹的计算机模拟来制造核武器，以取代实体核试验。自冷战以来延续的核竞赛，正转变为一场算法竞赛。
世界首枚无核试验完成的核弹头
核武器是利用核裂变或核聚变所产生能量的炸弹。其原理在数十年前就已广为人知，但美国、英国、法国等主要核强国，仍持续投入天文数字般的预算，通过提高裂变与聚变的效率，打造更强大且更安全的弹头。
当今的核武器是在最尖端的科学设施中进行研究的。研究人员首先用强力激光照射核物质，以再现核爆炸，并用超高精度辐射相机拍摄这一瞬间。随后将获得的数据导入超级计算机，进行“虚拟核试验”。不过，随着近年计算机技术的飞速进步，虚拟核试验完全取代实物核试验的时刻已经迫在眉睫。
近日，英国政府发布了有关核武器及核能产业的战略报告。该报告囊括了核武器、核潜艇、小型反应堆开发等内容，同时也包含下一代核武器的研发计划。英国政府表示，将制造世界首枚仅通过纯计算机模拟开发的核武器——A27“阿斯特赖亚”，并称“这将成为世界上首款在无核试验条件下生产的核武器”。
超级计算机发展，将核试验移入虚拟领域
下一代核武器开发的核心，是英国核武器研发部门引进的最新超级计算机“Valiant”。尽管其详细规格和运算能力属机密，但外界推测，它具备国家最高等级超级计算机的运算性能。Valiant预计将把阿斯特赖亚核弹头爆炸的瞬间，在数字世界中实现近乎完美的再现。
试图在无核试验条件下开发核武器的，并非只有英国。计划在2030年代引入下一代核弹头的美国国防部，此前也曾表示，“未来仅凭模拟就可以制造核弹头”。此外，负责美国核武器研究的洛斯阿拉莫斯—利弗莫尔研究所，早在2022年就已经完成了在三维空间中100%再现核爆炸的虚拟仿真。
转变为“算法竞争”的核武装竞赛
颇具讽刺意味的是，虚拟核试验很可能进一步拉大既有核强国与新兴拥核国家之间的差距。虚拟核试验的优势在于，不受预算或场地限制，随时都可以进行模拟。借此，核科学家将能找到具备更高能量效率的模型。
相反，那些无法配备最尖端激光装置、摄像系统和计算机的国家，仍然只能依赖现实中的核试验。自2006年至2017年，在地下进行了6次核爆试验的朝鲜，就是典型案例。联合国已于1996年签署《全面禁止核试验条约》，任何强行实施现实核试验的国家，都会受到国际社会严厉的经济制裁。
威力愈发强大的核武器
随着核武器研发竞争转为“算法竞争”，核武器的火力将会更加强大。事实上，核弹头的威力一直在不断增强。美国军队于1945年投向旧日本帝国广岛与长崎的原子弹，其核当量（Nuclear weapon yield）“仅”为16千吨级（kt，每1kt相当于1000吨梯恩梯炸药）的爆炸威力。
如今，美国海军和英国皇家海军所使用的核弹头，最大当量已超过450kt。而且此类核弹头最多可在一枚核导弹上搭载14枚。即便是技术水平远逊的朝鲜，其试验核弹头的威力，仅从地震波测量结果推算，也大约在140kt水平。
美国、英国等国计划自2030年代起部署的新型核弹头，其具体当量属机密，但至少会与当前使用的弹头同级，甚至更强。得益于模拟技术，设计当量更高的核弹头已变得更加容易。
因此，核武装“算法竞争化”对人类而言可谓一柄双刃剑。虽然由放射性尘降引发环境污染的担忧有所降低，但人类反而能以远超以往的速度，制造出威力更强的原子弹。
当然，仅凭纯计算机模拟制造出的核弹头，在现实中能否完全按照预期方式爆炸，尚无法断言。但或许，那个真正得知答案的时刻永远不要到来，才是对人类更为有利的未来。
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